グラフェンメソスポンジ（GMS）の構造模型
東北大学は2021年5月10日、電池の性能向上が期待できるカーボン新素材「グラフェンメソスポンジ」（GMS）のサンプル提供を開始すると発表した。
カーボン材料は、活物質や導電助剤として電池には必須の構成要素だ。しかし従来のカーボン材料は、電気の蓄積量に影響する多孔性と耐久性がトレードオフの関係にあり、これが電池の性能向上の阻害要因になっていた。
GMSは同大学が2016年に開発。欠陥の無い1枚のグラフェンシートが泡状構造になったもので、1つの細孔はおよそ3～8nmだ。細孔壁がグラフェンシート1層のため、比表面積が活性炭並みに大きく、かつ細かな細孔の泡状構造によって細孔容積が非常に大きいために、活物質を大量に担持することができる。
また、細孔壁のグラフェンシートに欠陥が無いために酸化耐性が高く、高品質なグラフェンで構成されているために、カーボンブラック並みの高い導電率を持つ。さらに、伸縮性に優れ、ナノ細孔が可逆的に圧縮／復元するために、大きく構造変化する活物質にも追従する。
これらによりGMSは多孔性と耐久性を両立。スーパーキャパシタやリチウムイオン電池、燃料電池、リチウム硫黄電池、全固体二次電池、空気電池などで活物質や導電助剤として活用することで、性能向上が期待できるという。
従来の材料に対する利点
電池以外にも、大容量の吸着材、応力で吸脱着可能な吸着材、酸化耐性と細孔容量に優れる電極担体など、様々な用途展開が期待できる。
GMSを開発した研究グループは、2021年度の同大学発ベンチャー企業支援プログラムに採択。GMSの工業化を目指し、ユーザーニーズおよび材料の改良／改善などの課題収集を目的として今回一般向けのサンプル提供を開始する。サンプル提供は2021年5月からで、MTA契約（試料提供契約）に基づいて有料で実施する。
